(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が流入するインレット、並びに前記インレットへの流入燃料を通過させる燃料通路を、有する中空筒状の弁ボディと、
前記弁ボディ内部の前記燃料通路において前記インレットよりも下流側に設けられ、燃料の噴射を断続する弁機構部と、
前記弁機構部の外周側に設けられ、前記弁機構部を駆動するための電磁駆動力を、通電により発生させるコイルと、
前記インレット及び前記コイルの間において前記弁ボディの外周面に設けられて通電により発熱し、前記弁ボディを介して前記燃料通路の通過燃料を加熱するヒータ部材とを、備え、
前記弁ボディは、前記燃料通路を区画する内周面のうち前記ヒータ部材の内周側に位置する個所に、径方向内側へ突出するフィンを、有することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記フィンは、前記弁ボディの内周面のうち、前記電磁駆動力を発生するために前記コイルと共に磁気回路を形成する部分を避けて、設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記ヒータ部材は、前記弁ボディの外周面のうち、前記電磁駆動力を発生するために前記コイルと共に磁気回路を形成する部分を避けて、設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排ガス中に含まれる有害成分を低減するため、加熱した燃料を内燃機関に噴射して減圧沸騰させることにより、当該噴射燃料の微粒化を促進させる加熱式の燃料噴射弁が、知られている。
【０００３】
こうした加熱式燃料噴射弁の一種として特許文献１，２の開示装置では、燃料通路を有する中空筒状の弁ボディのうち外周面に、通電によって発熱するヒータ部材を設けている。これにより特許文献１，２の開示装置では、燃料通路を通過する燃料が弁ボディを介して間接的にヒータ部材の熱を受け、加熱された状態にて噴射されることになる。
【０００４】
また、加熱式燃料噴射装置の別の一種として特許文献３に開示のものでは、燃料噴射弁において中空筒状の弁ボディの内部に区画される燃料通路に、通電により発熱するヒータ部材を設けている。これにより特許文献３の開示装置では、燃料通路を通過する燃料がヒータ部材の熱を直接的に受けることにより、加熱された状態にて噴射されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９５３３３号公報
【特許文献２】特開２００３−４９７３８号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献１，２の開示装置では、弁ボディ内部の燃料通路において燃料が流入するインレットよりも下流側に、燃料噴射を断続する弁機構部を設け、当該弁機構部の外周側となる弁ボディの外周面に、ヒータ部材を設けている。そのため、燃料通路のうち弁機構部の配置によって通路面積の狭くなった箇所にて、燃料がヒータ部材の熱を受けることになるので、噴射前に加熱される燃料の体積が小さくなってしまう。しかも、狭くなった箇所においては、熱を受けた燃料の自然対流が生じ難くなるので、噴射前における加熱燃料の体積を当該自然対流によって増大させることについても、望めない。これらの状況は、微粒化の促進を図る上での足枷となることから、改善が期待されている。
【０００７】
一方、特許文献３の開示装置においてヒータ部材は、弁ボディ内部の燃料通路に挿入されて、電極等の導電部分が燃料に浸漬されることになる。そのため、ヒータ部材の導電部分が次第に腐食してヒータ部材の発熱、ひいては燃料の加熱に影響を及ぼすことで、微粒化の促進効果が損なわれるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、加熱式の燃料供給装置において微粒化の促進効果を長きに亘って発揮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、燃料が流入するインレット、並びにインレットへの流入燃料を通過させる燃料通路を、有する中空筒状の弁ボディと、弁ボディ内部の燃料通路においてインレットよりも下流側に設けられ、燃料の噴射を断続する弁機構部と、弁機構部の外周側に設けられ、弁機構部を駆動するための電磁駆動力を、通電により発生させるコイルと、インレット及びコイルの間において弁ボディの外周面に設けられて通電により発熱し、弁ボディを介して燃料通路の通過燃料を加熱するヒータ部材とを、備え、弁ボディは、燃料通路を区画する内周面のうちヒータ部材の内周側に位置する個所に、径方向内側へ突出するフィンを、有することを特徴とする。
【００１０】
この発明によると、弁ボディ内部の燃料通路において、燃料の流入するインレットよりも下流側に弁機構部が設けられるので、当該機構部の配置箇所では、通路面積が小さくなる。一方、燃料通路において弁機構部とインレットとの間では、当該機構部が設けられない分、通路面積を大きく確保できる。故に、弁機構部外周側のコイルと弁機構部上流側のインレットとの間に設けられるヒータ部材の熱を受けて、大通路面積箇所にて噴射前に加熱される燃料の体積についても、大きく確保できる。しかも、大通路面積箇所においては、燃料の自然対流が生じ易くなるので、当該自然対流によって加熱燃料の体積をさらに増大できる。これらによれば、弁機構部の駆動により多量の加熱燃料を噴射し得るので、微粒化の促進を図ることが可能となる。
【００１１】
加えて、請求項１に記載の発明において弁ボディの外周面に設けられるヒータ部材については、当該ボディ内部の燃料通路を通過する燃料への浸漬により導電部分が腐食するのを回避されるので、弁ボディを介した燃料の加熱を継続的に実現できる。したがって、以上の請求項１に記載の発明によれば、微粒化の促進効果を長きに亘って発揮可能となるのである。
【００１２】
さらに、請求項１に記載の発明では、燃料通路を区画する弁ボディの内周面では、ヒータ部材の内周側にてフィンが径方向内側へ突出することで、当該通路の通過燃料に対する接触面積が増大するので、弁ボディを介したヒータ部材から燃料への伝熱効率が高くなる。これによれば、確実に加熱された燃料を噴射できるので、微粒化の促進効果を確固たる効果として発揮可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、フィンは、弁ボディの内周面のうち、電磁駆動力を発生するためにコイルと共に磁気回路を形成する部分を避けて、設けられる。この発明において、弁ボディの内周面のうちフィンが設けられる部分は、コイルと共に磁気回路を形成する部分を避けたものとなるので、フィンの存在により当該磁気回路が乱れて、弁機構部を駆動する電磁駆動力に影響が及ぶのを抑制できる。これによれば、電磁駆動力への影響に起因して弁機構部の駆動応答性が変動することで微粒化の促進が妨げられる事態につき、回避可能となるのである。
【００１４】
請求項３に記載の発明によると、ヒータ部材は、弁ボディの外周面のうち、電磁駆動力を発生するためにコイルと共に磁気回路を形成する部分を避けて、設けられる。この発明において、弁ボディの外周面のうちヒータ部材が設けられる部分は、コイルと共に磁気回路を形成する部分を避けたものとなるので、ヒータ部材の熱により当該磁気回路が乱れて、弁機構部を駆動する電磁駆動力に影響が及ぶのを抑制できる。これによれば、電磁駆動力への影響に起因して弁機構部の駆動応答性が変動することで微粒化の促進が妨げられる事態につき、回避可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線横断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作動を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第二実施形態による燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図５】図４のV−V線横断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁を示す図であって、図２に対応する横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【００１７】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態による燃料噴射弁１を示している。燃料噴射弁１は内燃機関に設置され、燃料配管２を通じて供給される燃料を当該機関の吸気ポート３へ噴射する。具体的に燃料噴射弁１は、弁ボディ１０、弁機構部２０、駆動部４０、ヒータ部材５０及びコネクタ６０を備えている。尚、燃料噴射弁１からの噴射燃料としては、ガソリン燃料であってもよいし、アルコール燃料であってもよいし、それらガソリン燃料とアルコール燃料とを混合してなる混合燃料であってもよい。
【００１８】
弁ボディ１０は、パイプ部材１１、ノズル部材１２及び噴孔部材１３等から構成されている。中空円筒状に形成されるパイプ部材１１は、燃料配管２側となる上方から、吸気ポート３側となる下方へ向かって順に、第一磁性部１４、非磁性部１５及び第二磁性部１６を有している。磁性材からなる各磁性部１４，１６と、非磁性材からなる非磁性部１５とは、例えばレーザ溶接等によって接合されている。これにより非磁性部１５は、第一磁性部１４と第二磁性部１６との間において磁束の短絡を遮断している。
【００１９】
パイプ部材１１において軸方向長さの半分以上を占める第一磁性部１４は、燃料が流入するインレット１４０を、燃料配管２側の開口端部により形成している。燃料配管２に取り付けられるインレット１４０へと当該配管２から流入する燃料は、パイプ部材１１が内部に有する燃料通路１７を下方へ向かって通過する。インレット１４０よりも下流側において第一磁性部１４の軸方向中間部１４１には、図１，２に示すように径方向内側へと突出するフィン１４２が、周方向の複数個所に等間隔に設けられている。各フィン１４２は、矩形断面をもって軸方向に延伸する突条に形成されることで、パイプ部材１１のうち燃料通路１７を区画する内周面１１ｂの表面積を増大させている。
【００２０】
図１に示すように、パイプ部材１１においてインレット１４０とは軸方向の反対側に位置する第二磁性部１６には、ノズル部材１２を介して噴孔部材１３が固定されている。ここで、金属材により中空円筒状に形成されるノズル部材１２は、パイプ部材１１と共同して燃料通路１７を区画しており、当該通路１７の下流側端部に弁座１８を有している。金属材により有底の中空円筒状に形成される噴孔部材１３は、燃料通路１７において弁座１８よりも下流側に位置する底壁部に、吸気ポート３に向かって開口する噴孔１９を有している。
【００２１】
燃料通路１７において、インレット１４０よりも下流側となる第一磁性部１４の下部１４３から、噴孔部材１３の底壁部に至る部分には、弁機構部２０が設けられている。この弁機構部２０は、固定コア２１、可動コア２２、弁部材２３等から構成されている。
【００２２】
磁性材により中空円筒状に形成される固定コア２１は、パイプ部材１１のうち第一磁性部１４と非磁性部１５とに同軸上に嵌入されることで、当該部材１１の内部に固定されている。固定コア２１は、燃料通路１７の一部として軸方向に貫通する燃料孔２４を、有している。磁性材により段付の中空円筒状に形成される可動コア２２は、パイプ部材１１のうち非磁性部１５と第二磁性部１６とに同軸上に挿入されることで、当該部材１１の内部に収容されて固定コア２１と軸方向に接離可能に向き合っている。可動コア２２は、燃料通路１７の一部として軸方向に貫通する燃料孔２５を、有している。
【００２３】
非磁性材により有底の中空円筒状に形成される弁部材２３は、パイプ部材１１の第二磁性部１６とノズル部材１２とに同軸上に挿入され、且つ可動コア２２に同軸上に嵌入されている。これにより弁部材２３は、パイプ部材１１の内部に収容された状態下、可動コア２２と共に軸方向へ往復移動可能となっている。弁部材２３は、燃料通路１７の一部として軸方向及び径方向にそれぞれ貫通する燃料孔２６，２７を、有している。
【００２４】
弁部材２３の底壁部は、弁座１８に対して離着座可能に向き合っている。これにより、弁部材２３が弁座１８から離座する開弁作動時には、燃料通路１７の燃料が噴孔１９から吸気ポート３へ噴射される。また一方、弁部材２３が弁座１８に着座する閉弁作動時には、噴孔１９からの燃料噴射が遮断される。このように弁部材２３は、往復移動に応じて噴孔１９を開閉することにより、燃料の噴射を断続する。
【００２５】
駆動部４０は、弾性部材４１及びソレノイド部４２を有している。弾性部材４１は、金属線材により形成される圧縮コイルスプリングであり、固定コア２１の燃料孔２４内に同軸上に係止されている。弾性部材４１は、可動コア２２に接触して復原力を与えることで、当該コア２２と共に弁部材２３を、弁座１８に対する着座側へ向かって付勢している。
【００２６】
ソレノイド部４２は、コイル４３、樹脂ボビン４４、樹脂ハウジング４５等から構成されている。金属線材を巻回して形成される円筒状コイル４３は、パイプ部材１１のうち第一磁性部１４と非磁性部１５とに樹脂ボビン４４を介して同軸上に外嵌され、樹脂ハウジング４５により覆われている。これによりコイル４３は、弁機構部２０の外周側においてパイプ部材１１の外周面１１ａに固定された形となっており、図３の如く磁性部１４，１６及びコア２１，２２を通過する磁気回路ＭＣを、通電時に形成する。但し、このとき本実施形態の第一磁性部１４では、実質的にインレット１４０及び中間部１４１を除いた下部１４３にて、磁気回路ＭＣが形成されることになる。
【００２７】
図１〜３に示すようにヒータ部材５０は、通電により発熱する金属抵抗体５００を内包した円筒状ガラスヒータであり、パイプ部材１１の外周面１１ａに同軸上に設けられている。ここで本実施形態のヒータ部材５０としては、例えば第一磁性部１４の外周円筒面１４１ａ上において、ガラスペーストを印刷して焼結させてなる二重筒間に、波形抵抗体５００を形成したもの等が、採用される。
【００２８】
パイプ部材１１は詳細には、第一磁性部１４のうち弁機構部２０よりも上流側且つインレット１４０よりも下流側となる中間部１４１に、軸方向に一定径の外周円筒面１４１ａを有しており、ヒータ部材５０は、当該円筒面１４１ａ上に沿って設けられている。これによりヒータ部材５０は、弁機構部２０の外周側コイル４３とインレット１４０との間のうち、磁気回路ＭＣを形成する第一磁性部１４の下部１４３を避けた箇所に、設けられている。また、第一磁性部１４の中間部１４１においてヒータ部材５０の内周側に位置する複数のフィン１４２についても、かかる第一磁性部１４の下部１４３を避けた箇所に、設けられている。
【００２９】
図１に示すようにコネクタ６０は、樹脂ハウジング４５と同一の樹脂成形材により、当該ハウジング４５と一体に形成されている。コネクタ６０には、金属材により形成されるターミナル６００，６０１が、インサート成形によって埋設されている。ターミナル６００は、ヒータ部材５０の電極５０１を外部の制御回路（図示しない）に対して接続し、またターミナル６０１は、コイル４３を当該制御回路に対して接続する。
【００３０】
こうした構成下、ターミナル６００を通じてヒータ部材５０の電極５０１に電力が供給されると、当該部材５０の内包抵抗体５００が発熱する。その結果、抵抗体５００の発する熱は、パイプ部材１１のうち複数フィン１４２の設けられた第一磁性部１４の中間部１４１を介して、燃料通路１７の通過燃料に与えられることになるので、当該燃料は、間接的に加熱されて温度上昇する。
【００３１】
そして、このように燃料通路１７の燃料が加熱された状態下、ターミナル６０１を通じてコイル４３に電力供給される開弁作動時には、当該コイル４３が励磁して電磁駆動力としての磁気吸引力がコア２１，２２間に発生する。その結果、可動コア２２と共に弁部材２３が弁座１８に対する離座側へと駆動されるので、当該部材２３により開放された噴孔１９からは、加熱された燃料が噴射されることになる。一方、コイル４３からの電力供給が停止する閉弁作動時には、コイル４３が消磁してコア２１，２２間の磁気吸引力が消失する。その結果、弾性部材４１の復原力を受ける可動コア２２により弁部材２３が弁座１８に対する着座側へと押圧されるので、当該部材２３により閉塞された噴孔１９からは、燃料の噴射が停止することになる。
【００３２】
（作用効果）
以上説明の第一実施形態では、弁ボディ１０をなすパイプ部材１１内部の燃料通路１７において、第一磁性部１４のインレット１４０及び中間部１４１よりも下流側に弁機構部２０が設けられているので、当該機構部２０の配置箇所では、通路面積が小さくなる。一方、燃料通路１７において弁機構部２０及びインレット１４０間に位置する中間部１４１の内部では、弁機構部２０の設けられない分、通路面積を大きく確保できる。故に、弁機構部２０の外周側コイル４３と弁機構部２０の上流側インレット１４０との間のうち、大通路面積箇所となる中間部１４１内部の燃料通路１７では、ヒータ部材５０の熱により噴射前に加熱される燃料の体積についても、大きく確保できる。しかも、大通路面積箇所となる中間部１４１内部の燃料通路１７では、上方の燃料配管２へ向かって燃料の自然対流が生じ易くなるので、当該自然対流によって加熱燃料の体積をさらに増大できる。これらによれば、内燃機関の冷温始動時等であっても、弁機構部２０の駆動により多量の加熱燃料を噴射し得るので、微粒化の促進を図ることが可能となる。ここで特に、燃料噴射弁１からの噴射燃料がアルコール１００％の燃料であるときには、当該アルコール燃料にガソリン燃料を混合しなくても、微粒化を促進して内燃機関の低温始動を確実なものとなし得るのである。
【００３３】
さらに、パイプ部材１１の外周面１１ａに設けられるヒータ部材５０については、当該部材１１内部の燃料通路１７を通過する燃料への浸漬により電極５０１等の導電部分が腐食するのを回避され得るので、当該部材１１を介した燃料の間接的加熱を継続して実現できる。これによれば、微粒化の促進効果を長きに亘って発揮可能となるのである。
【００３４】
またさらに、燃料通路１７を区画するパイプ部材１１の内周面１１ｂでは、ヒータ部材５０の内周側にて複数フィン１４２が径方向内側へと突出しているので、当該通路１７の通過燃料に対する接触面積が増大する。これによれば、パイプ部材１１を介した間接的加熱であっても、燃料への伝熱効率が高くなるので、確実に加熱された燃料の噴射により、微粒化の促進効果を確固たる効果として発揮可能となる。
【００３５】
加えて、パイプ部材１１の外周面１１ａ及び内周面１１ｂのうち、それぞれヒータ部材５０及び各フィン１４２が設けられる部分は、コイル４３と共に磁気回路ＭＣを形成する部分を避けた形となっている。これによれば、ヒータ部材５０の熱や各フィン１４２の存在により磁気回路ＭＣが乱れて、弁機構部２０を駆動する磁気吸引力に影響が及ぶのを抑制できる。故に、磁気吸引力への影響に起因して弁機構部２０の駆動応答性が変動することにより微粒化の促進が妨げられる事態につき、回避可能となるのである。
【００３６】
（第二実施形態）
図４，５に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態においてパイプ部材２０１１は、第一磁性部２０１４のうち弁機構部２０よりも上流側且つインレット１４０よりも下流側となる中間部２１４１に、外周円筒面２１４１ａの径を縮小させる円環溝２１４１ｂを、有している。また、それに応じてヒータ部材５０は、外周円筒面２１４１ａに開口する円環溝２１４１ｂに埋設されることで、パイプ部材２０１１のうち当該円筒面２１４１ａを含む外周面２０１１ａに、同軸上に設けられている。
【００３７】
こうした第二実施形態のヒータ部材５０としては、例えば第一磁性部２０１４の円環溝２１４１ｂ内において、ガラスペーストを印刷して焼結させてなる二重筒間に、波形抵抗体５００を形成したもの等が、採用される。したがって、このような第二実施形態によっても、第一実施形態と同様な作用効果を発揮可能である。
【００３８】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００３９】
具体的に第一及び第二実施形態では、図６に変形例（同図は、第一実施形態の変形例）を示すように、第一磁性部１４のうちフィン１４２を形成する内周部１４４を、例えば当該磁性部１４よりも伝熱性に優れる金属材等により形成して、圧入等により別体のパイプ部材１１に接合することで、弁ボディ１０を構成してもよい。また、第一及び第二実施形態のヒータ部材５０としては、ガラスヒータの代わりに、例えばフィルムヒータ乃至はセラミックヒータ等を採用してもよい。さらに第一及び第二実施形態では、フィン１４２を設けない構成としてもよい。またさらに第一及び第二実施形態では、フィン１４２やヒータ部材５０を、弁ボディ１０をなすパイプ部材１１の内周面１１ｂ又は外周面１１ａのうち、コイル４３と共に磁気回路ＭＣを形成する部分に、設けてもよい。加えて第一及び第二実施形態では、磁性部１４，１６間に非磁性部１５を有するパイプ部材１１の代わりに、全体が磁性材からなるパイプ部材１１のうち非磁性部１５に対応する軸方向中間部が径方向に薄肉化されたもの等を、弁ボディ１０の一部として採用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃料噴射弁、２  燃料配管、３  吸気ポート、１０  弁ボディ、１１，２０１１  パイプ部材、１１ａ，２０１１ａ  外周面、１１ｂ  内周面、１２  ノズル部材、１３  噴孔部材、１４，２０１４  第一磁性部、１５  非磁性部、１６  第二磁性部、１７  燃料通路、１９  噴孔、２０  弁機構部、２１  固定コア、２２  可動コア、２３  弁部材、４０  駆動部、４２  ソレノイド部、４３  コイル、４４  樹脂ボビン、４５  樹脂ハウジング、５０  ヒータ部材、６０  コネクタ、１４０  インレット、１４１，２１４１  中間部、１４１ａ，２１４１ａ  外周円筒面、１４２  フィン、１４３  下部、１４４  内周部、５００  抵抗体、５０１  電極、６００，６０１  ターミナル、２１４１ｂ  円環溝、ＭＣ  磁気回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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